2.3 主程序和外部IO交互（文件映射方式）----IO Server实现

2.3 主程序和外部IO交互（文件映射方式）----IO Server C++实现

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在这里插入图片描述

1 内存共享概念

基本原理：以页面为单位，将一个普通文件映射到内存中，达到共享内存和节约内存的目的，通常在需要对文件进行频繁读写时使用，这样用内存读写取代I/O读写,以获得较高的性能
windows和linux都提供了原生的系统级的C++接口，可以将文件映射到内存

优点： 32位|64位客户端都可以同时连接到Server上

1 参考资料探索内存原理的内存映射文件(图文详解)

2 IO交互工作示意图

1 必须先打开IO Server 创建内存映射，然后打开IO Client才有效
2 IO Client 可以32位也可以64位
IO 交互示意图

3 C++ 代码实现

3.1 shareddataServer.h 头文件中引用

尽量做到Windows |Linux 下都能够通用

 #if defined(WIN32) || defined(_WIN32) || defined(__WIN32__) || defined(__NT__)#define WIN32_LEAN_AND_MEAN             //  从 Windows 头文件中排除极少使用的信息#include <windows.h>
#elif defined(linux) || defined(__linux)#include <string.h>#include <sys/mman.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h> 
#endif

3.2 shareddataServer.h 主要调用接口

在后面的测试中，我们主要演示DM8 来作为IO的输入和输出

3.2.1 预定义变量名称，为了能够Linux|Windows下通用

#if defined(WIN32) || defined(_WIN32) || defined(__WIN32__) || defined(__NT__)   #elif defined(linux) || defined(__linux)typedef void *HANDLE;typedef void *LPVOID;typedef long long __int64;typedef __int64 LONG_PTR, *PLONG_PTR;typedef unsigned long long ULONG_PTR;typedef unsigned long long  *PULONG_PTR; typedef int BOOL; #define INVALID_HANDLE_VALUE ((HANDLE)(LONG_PTR)-1)
#endif

3.2.2 接口定义


BD_API  int  GetIOData(uchar* p_IOData, int start, int len);
BD_API  int  SetIOData(uchar* p_IOData, int start, int len);
BD_API  int  SetDM8(uchar* p_DM8, int start, int len);
BD_API  int  GetDM8(uchar* p_DM8, int start, int len);
BD_API  int  GetDM16(uchar* p_DM16, int start, int len);
BD_API  int  SetDM16(uchar* p_DM16, int start, int len); /*** ************************************************************************************************ @brief ReleaseMMF* 销毁资源* * @return BD_API * ************************************************************************************************/
BD_API void ReleaseMMF();
/*** ************************************************************************************************ @brief * * * @return BD_API * ************************************************************************************************/
BD_API int Create_Server();

3.3 shareddataServer.cpp 接口实现

3.3.0 MMF 句柄定义

namespace SHAREDDATA
{ #pragma region MMF 内存共享 IO 区// 创建共享文件句柄 HANDLE hMapFile_IO = INVALID_HANDLE_VALUE;// 文档句柄int  fd_io=-1;#pragma endregion MMF 内存IO 区#pragma region MMF 内存共享 DM8 区// 创建共享文件句柄 HANDLE hMapFile_DM8 = INVALID_HANDLE_VALUE;// 文档句柄int  fd_dm8=-1;#pragma endregion MMF 内存DM8 区#pragma region MMF 内存共享 DM16 区// 创建共享文件句柄 HANDLE hMapFile_DM16 = INVALID_HANDLE_VALUE;// 文档句柄int  fd_dm16=-1;#pragma endregion MMF 内存DM16 区
}

3.3.1 Create_Server()

namespace SHAREDDATA
{ 
/*** ************************************************************************************************ @brief * Create_Server* 创建一个server* * @return BD_API * ************************************************************************************************/BD_API int  Create_Server()
{int nRet = 0; try{ 	#if defined(WIN32) || defined(_WIN32) || defined(__WIN32__) || defined(__NT__)// &0 DMIOhMapFile_IO = CreateFileMapping(INVALID_HANDLE_VALUE,   // 物理文件句柄NULL,   // 默认安全级别PAGE_READWRITE,   // 可读可写0,   // 高位文件大小n_max_IO_uchars,   // 低位文件大小"ShareMemoryIO"   // 共享内存名称);if (hMapFile_IO != INVALID_HANDLE_VALUE&&   hMapFile_IO > 0)nRet = 0;else return   -1;// &1 DM8hMapFile_DM8 = CreateFileMapping(INVALID_HANDLE_VALUE,   // 物理文件句柄NULL,   // 默认安全级别PAGE_READWRITE,   // 可读可写0,   // 高位文件大小n_max_DM8s,   // 低位文件大小"ShareMemoryDM8"   // 共享内存名称  );if (hMapFile_DM8 != INVALID_HANDLE_VALUE && hMapFile_DM8 > 0)nRet = 0;else return   -1;// &2 DM16hMapFile_DM16 = CreateFileMapping(INVALID_HANDLE_VALUE,   // 物理文件句柄NULL,   // 默认安全级别PAGE_READWRITE,   // 可读可写0,   // 高位文件大小n_max_DM16s,   // 低位文件大小"ShareMemoryDM16"   // 共享内存名称); #elif defined(linux) || defined(__linux)// specify shared file path// 路径一定要存在，否则会报警// &0 DMIOstring  shared_file_io = path+"ShareMemoryIO";fd_io = open(shared_file_io.c_str(), O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 00777);if (fd_io < 0){cout << "create file error" << endl;return -1;}ftruncate(fd_io, n_max_IO_uchars); // extend file size// map memory to file//hMapFile_IO = mmap(NULL, 			n_max_IO_uchars,    , PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_io, 0);     // &0 DM8string shared_file_dm8 = path+"ShareMemoryDM8";fd_dm8 = open(shared_file_dm8.c_str(), O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 00777);if (fd_dm8 < 0){cout << "create file error" << endl;return -1;}ftruncate(fd_dm8, n_max_DM8s); // extend file size// map memory to file//hMapFile_DM8 = mmap(NULL, n_max_DM8s,    , PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_dm8, 0);// &0 DM16string shared_file_dm16= path+"ShareMemoryDM16";fd_dm16 = open(shared_file_dm8.c_str(), O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 00777);if (fd_dm16 < 0){cout << "create file error" << endl;return -1;}ftruncate(fd_dm16, n_max_DM16s); // extend file size  #endif}catch (exception& e){nRet = -1;}return nRet;
}
#pragma region  销毁共享文件 句柄
// 销毁内存 MMF 句柄
BD_API void ReleaseMMF()
{
#if defined(WIN32) || defined(_WIN32) || defined(__WIN32__) || defined(__NT__)  if (hMapFile_IO != NULL)CloseHandle(hMapFile_IO);if (hMapFile_DM8 != NULL)CloseHandle(hMapFile_DM8);if (hMapFile_DM16 != NULL)CloseHandle(hMapFile_DM16); 
#elif defined(linux) || defined(__linux)if(fd_io>=0)close(fd_io);if(fd_dm8>=0)close(fd_dm8);if(fd_dm16>=0)close(fd_dm16);#endif
} 
#pragma endregion  
}

3.3.2 重新定义MapViewofFile_New| UnMapViewofFile_New

 LPVOID  MapViewofFile_New(HANDLE handle,const int& fd, const int& size) {LPVOID lpBase=nullptr;if(handle==nullptr||size==0)return lpBase;#if defined(WIN32) || defined(_WIN32) || defined(__WIN32__) || defined(__NT__)   // 映射缓存区视图 , 得到指向共享内存的指针lpBase = MapViewOfFile(handle,            // 共享内存的句柄FILE_MAP_ALL_ACCESS, // 可读写许可0,0,size);#elif defined(linux) || defined(__linux)if(fd<0)return nullptr;// map memory to filelpBase = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);#endifreturn lpBase;}void  UnMapViewofFile_New(HANDLE handle,const int& size){if(handle==nullptr||size==0)return ;#if defined(WIN32) || defined(_WIN32) || defined(__WIN32__) || defined(__NT__)   // 解除文件映射UnmapViewOfFile(handle);#elif defined(linux) || defined(__linux)// unmap and closemunmap(handle, size);#endifreturn;}

3.3.3 SetDM8|GetDM8 函数接口实现

   /// @brief SetDM8/// @param p_DM8 /// @param start /// @param len /// @return BD_API  int  SetDM8(uchar* p_DM8, int start, int len){int nRet = 0;std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);try{if (start > n_max_DM8s){len = 0;nRet = -1;return nRet;}if (len + start > n_max_DM8s){len = n_max_DM8s - start;}//  len 一定》0if (len > 0){          // 映射缓存区视图 , 得到指向共享内存的指针LPVOID lpBase = MapViewofFile_New(hMapFile_DM8,fd_dm8,  n_max_DM8s);  memcpy((uchar*)lpBase + start, p_DM8, len);//memcpy(DM_8 + start, p_DM8, len);// 解除文件映射  UnMapViewofFile_New(lpBase, n_max_DM8s);}else nRet = -1;}catch (exception& e){nRet = -1;}return nRet;}BD_API  int  GetDM8(uchar* p_DM8, int start, int len){int nRet = 0;std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);try{if (start > n_max_DM8s){nRet = -1;return nRet;}if (len + start > n_max_DM8s){len = n_max_DM8s - start;}//  len 一定》0if (len > 0){if (hMapFile_DM8 == INVALID_HANDLE_VALUE)return -2;// 映射缓存区视图 , 得到指向共享内存的指针LPVOID lpBase = MapViewofFile_New(hMapFile_DM8,fd_dm8,  n_max_DM8s);                  // copy 内存memcpy(p_DM8, (uchar*)lpBase + start, len);//memcpy(p_DM8, DM_8 + start, len);// 解除文件映射UnMapViewofFile_New(lpBase, n_max_DM8s);                }else nRet = -1;}catch (exception& e){nRet = -1;}return nRet;}